Symmetry energy constraints from the neutron star crust - - PowerPoint PPT Presentation

Symmetry ¡energy ¡constraints ¡ from ¡the ¡neutron ¡star ¡crust ¡

William ¡G. ¡Newton, ¡Kyleah ¡Murphy, ¡Josh ¡Hooker, ¡Mike ¡Gearheart, ¡Farrukh ¡Fa@oyev, ¡Sabrina ¡ Berger, ¡Bao-­‑An ¡Li ¡ ¡ Texas ¡A&M ¡University-­‑Commerce ¡ De-­‑Hua ¡Wen ¡ South ¡China ¡University ¡of ¡Technology ¡ Jirina ¡Rikovska ¡Stone, ¡Helena ¡Pais ¡ University ¡of ¡Tennessee ¡ Andrew ¡Steiner, ¡University ¡of ¡Washington; ¡Stefano ¡Gandolfi, ¡LANL ¡ ¡

Nuclear ¡experiment ¡confronRng ¡astrophysical ¡models ¡

Outline ¡

• What ¡nuclear ¡physics ¡has ¡to ¡say ¡about ¡glitch ¡models ¡
• What ¡nuclear ¡physics ¡has ¡to ¡say ¡about ¡stellar ¡evoluRon ¡
• A ¡quick ¡review ¡of ¡some ¡other ¡symmetry ¡energy ¡constraints ¡ ¡

from ¡astrophysical ¡observables ¡

S(n) = J + Lχ + Ksym 2 χ2 E(n, δ) = E0(n) + S(n)δ2 + ...

Other ¡notaRons ¡are ¡available ¡

n-­‑skins ¡ Centelles ¡et ¡al ¡PRL102 ¡(2009) ¡ Warda ¡et ¡al ¡PRC80 ¡(2009) ¡ Chen ¡et ¡al ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Zenihiro ¡et ¡al ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Gaidarov ¡et ¡al ¡PRC84 ¡(2011) ¡ Roca-­‑Maza ¡et ¡al ¡PRC88(2013) ¡ Zhang ¡and ¡Chen, ¡PLB726 ¡(2013) ¡ Abrahamyan ¡et ¡al ¡ ¡ resonances ¡ Klimkiewicz ¡et ¡al, ¡PRC76(2007) ¡ Carbone ¡et ¡al ¡PRC81, ¡(2010) ¡ Chen, ¡Gu ¡JPhG39 ¡(2012) ¡ Roca-­‑Maza ¡et ¡al ¡PRC87, ¡(2013) ¡ Krashnahorkay ¡et ¡al, ¡arxiv:1311.1456 ¡ Masses/structure ¡ Kortelainen ¡et ¡al, ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Danielewicz, ¡Lee ¡NphysA818 ¡(2009) ¡ Xu ¡et ¡al, ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Liu ¡et ¡al ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Chen, ¡PRC82 ¡(2011) ¡ Moller ¡et ¡al ¡PR108 ¡(2012) ¡ Agrawal ¡et ¡la ¡PRL109 ¡(2012) ¡ Dong ¡et ¡al, ¡PRC87 ¡(2013) ¡ Wang ¡et ¡al ¡PRC87 ¡(2013) ¡ Agrawal ¡et ¡al ¡PRC87 ¡(2013) ¡ Fan ¡et ¡al ¡PRC89 ¡(2014) ¡ Danielewicz,Lee ¡NPhysA922 ¡(2014) ¡ HIC ¡ Chen, ¡Ko, ¡Li ¡PRL94(2005) ¡ Famiano ¡et ¡al ¡PRL97(2006) ¡ She@y ¡et ¡al ¡PRC76(2007) ¡ Tsang ¡et ¡al ¡PRL102 ¡(2009) ¡ Russo@o ¡et ¡al ¡PLB697 ¡(2011) ¡ Li ¡et ¡al ¡PLB721 ¡(2013) ¡ Cozma ¡et ¡al ¡PRC88 ¡(2013) ¡ Wang ¡et ¡al ¡PRC89 ¡(2014) ¡ ¡

Nuclear ¡experimental ¡constraints ¡on ¡L ¡

n-­‑skins ¡ Centelles ¡et ¡al ¡PRL102 ¡(2009) ¡ Warda ¡et ¡al ¡PRC80 ¡(2009) ¡ Chen ¡et ¡al ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Zenihiro ¡et ¡al ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Gaidarov ¡et ¡al ¡PRC84 ¡(2011) ¡ Roca-­‑Maza ¡et ¡al ¡PRC88(2013) ¡ Zhang ¡and ¡Chen, ¡PLB726 ¡(2013) ¡ Abrahamyan ¡et ¡al ¡ ¡ resonances ¡ Klimkiewicz ¡et ¡al, ¡PRC76(2007) ¡ Carbone ¡et ¡al ¡PRC81, ¡(2010) ¡ Chen, ¡Gu ¡JPhG39 ¡(2012) ¡ Roca-­‑Maza ¡et ¡al ¡PRC87, ¡(2013) ¡ Krashnahorkay ¡et ¡al, ¡arxiv:1311.1456 ¡ Masses/structure ¡ Kortelainen ¡et ¡al, ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Danielewicz, ¡Lee ¡NphysA818 ¡(2009) ¡ Xu ¡et ¡al, ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Liu ¡et ¡al ¡PRC82 ¡(2010) ¡ Chen, ¡PRC82 ¡(2011) ¡ Moller ¡et ¡al ¡PR108 ¡(2012) ¡ Agrawal ¡et ¡la ¡PRL109 ¡(2012) ¡ Dong ¡et ¡al, ¡PRC87 ¡(2013) ¡ Wang ¡et ¡al ¡PRC87 ¡(2013) ¡ Agrawal ¡et ¡al ¡PRC87 ¡(2013) ¡ Fan ¡et ¡al ¡PRC89 ¡(2014) ¡ Danielewicz,Lee ¡NPhysA922 ¡(2014) ¡ HIC ¡ Chen, ¡Ko, ¡Li ¡PRL94(2005) ¡ Famiano ¡et ¡al ¡PRL97(2006) ¡ She@y ¡et ¡al ¡PRC76(2007) ¡ Tsang ¡et ¡al ¡PRL102 ¡(2009) ¡ Russo@o ¡et ¡al ¡PLB697 ¡(2011) ¡ Li ¡et ¡al ¡PLB721 ¡(2013) ¡ Cozma ¡et ¡al ¡PRC88 ¡(2013) ¡ Wang ¡et ¡al ¡PRC89 ¡(2014) ¡ ¡

Nuclear ¡experiment: ¡naïve ¡community ¡constraint ¡L=35-­‑86 ¡MeV ¡

Nuclear ¡Experimental ¡Constraints ¡

Lakmer, ¡Lim ¡ApJ771 ¡(2013) ¡ Lakmer, ¡Steiner ¡EPJA50 ¡(2013) ¡

L=44-­‑66MeV ¡

¡(pion ¡photoproducRon ¡ ¡ Tarbert ¡et ¡al ¡PRL112, ¡2014) ¡

Δrnp= ¡0.09-­‑0.19 ¡fm ¡ Δrnp= ¡0.33 ¡+16/-­‑18 ¡fm ¡

(PREX, ¡Abrahamyan ¡et ¡al ¡PRL108, ¡201) ¡

ConnecRng ¡nuclear ¡experiment ¡to ¡neutron ¡stars ¡

Consistent ¡crust-­‑core ¡models: ¡

• ­‑

Skyrme ¡or ¡RMF ¡

• ­‑

Crust: ¡CLDM/3DHF ¡

• ­‑

Vary ¡L; ¡J ¡follows ¡PNM ¡ correlaRon ¡to ¡ensure ¡ sensible ¡crustal ¡neutrons ¡ To ¡compare ¡to ¡some ¡recent ¡ experimental ¡results: ¡

• ­‑

3DHF ¡calculaRons ¡the ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡neutron ¡skin ¡of ¡Pb208 ¡ ¡

11"g"cm&3" 14"g"cm&3" &1.8"x"1014"g"cm&3" Outer"Crust" Core" Inverted"pasta"(bubbles)" Pasta" &"neutron"+"proton"fluid" "&"Pure"neutron"(super)fluid" Mantle" Inner"Crust" 100&1200"m"" 25""250"m" 5""30"m"

ΔΩ ¡/Ω ¡≈ ¡10– ¡6 ¡, ¡Δtg~ ¡1000 ¡days ¡ ¡ ΔΩ ¡/Ω ¡≈ ¡10– ¡9, ¡Δtg~ ¡200 ¡days ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Crab ¡ Vela ¡

• ¡AcRvity ¡parameter: ¡ ¡ ¡Ag ¡= ¡(1/Tobs) ¡ΣΔΩ/Ω ¡= ¡average ¡rate ¡of ¡relaRve ¡spin-­‑up ¡due ¡to ¡glitches ¡
• ¡Crab: ¡Ag ¡~ ¡10– ¡9 ¡yr-­‑1 ¡
• ¡Vela: ¡Ag ¡~ ¡10– ¡7 ¡yr-­‑1 ¡

Pulsar ¡glitches: ¡the ¡observaRons ¡

Espinoza ¡et ¡al ¡2011 ¡

ΔΩ ¡/Ω ¡≈ ¡10– ¡6 ¡, ¡Δtg~ ¡1000 ¡days ¡ ¡ ΔΩ ¡/Ω ¡≈ ¡10– ¡9, ¡Δtg~ ¡200 ¡days ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Crab ¡ Vela ¡

• ¡AcRvity ¡parameter: ¡ ¡ ¡Ag ¡= ¡(1/Tobs) ¡ΣΔΩ/Ω ¡= ¡average ¡rate ¡of ¡relaRve ¡spin-­‑up ¡due ¡to ¡glitches ¡
• ¡Crab: ¡Ag ¡~ ¡10– ¡9 ¡yr-­‑1 ¡
• ¡Vela: ¡Ag ¡~ ¡10– ¡7 ¡yr-­‑1 ¡

TesRng ¡glitch ¡models ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡

Espinoza ¡et ¡al ¡2011 ¡

Outer ¡Crust ¡ Inner ¡Crust ¡ ¡ ¡Core ¡ Ω ¡

TesRng ¡glitch ¡models ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡

ΔI ¡ I ¡

(Link, ¡Epstein, ¡Lakmer; ¡PRL83 ¡1999) ¡

io ∆I/I OK ¡for ¡many ¡reasonable ¡EOSs ¡

Outer ¡Crust ¡ Inner ¡Crust ¡ ¡ ¡Core ¡ Ω ¡ Crust ¡entrainment ¡kills ¡crust ¡superfluid ¡ ¡

• rigin ¡for ¡glitches? ¡ ¡

(Chamel, ¡2012; ¡Andersson ¡et ¡al ¡2012) ¡

ΔI ¡ I ¡

ΔI ¡reduced ¡by ¡factor ¡of ¡5 ¡ ¡ Cannot ¡be ¡saRsfied ¡by ¡ ``reasonable’’ ¡EOSs ¡(requires ¡v. ¡ sRff ¡@ ¡saturaRon ¡L>100 ¡MeV, ¡ soz@high ¡densiRes) ¡

(Link, ¡Epstein, ¡Lakmer; ¡PRL83 ¡1999) ¡

io ∆I/I

TesRng ¡glitch ¡models ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡

Outer ¡Crust ¡ Inner ¡Crust ¡ ¡ ¡Core ¡ Ω ¡

ΔI ¡ I ¡

(Link, ¡Epstein, ¡Lakmer; ¡PRL83 ¡1999) ¡

io ∆I/I Saved ¡by ¡core ¡superfluid ¡coupling ¡on ¡ Rmescales ¡larger ¡than ¡glitch ¡rise ¡Rme? ¡

(Link ¡2012; ¡Haskell ¡et ¡al ¡2012; ¡Seveso ¡et ¡al ¡2012) ¡

ΔI ¡reduced ¡by ¡factor ¡of ¡5 ¡ I ¡reduced ¡by ¡factor ¡of ¡2-­‑1000 ¡ ¡ OK ¡for ¡most ¡EOSs ¡

• ­‑

Mutual ¡fricRon ¡couples ¡core ¡ neutrons ¡to ¡core ¡protons; ¡ strength ¡quite ¡uncertain ¡

• ­‑

FracRon ¡of ¡core ¡neutrons ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡coupled ¡to ¡crust ¡on ¡glitch ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Rmescales ¡Yg ¡≈ ¡tglitch/tmf ¡= ¡1 ¡– ¡10-­‑3 ¡ ¡ ¡

TesRng ¡glitch ¡models ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡

Yg? ¡

¡Core ¡ Inner ¡Crust ¡ ¡ Outer ¡Crust ¡ Ω ¡

ΔI ¡ I ¡

(Link, ¡Epstein, ¡Lakmer; ¡PRL83 ¡1999) ¡

io ∆I/I Pinning ¡only ¡happens ¡when ¡vorRces ¡ completely ¡immersed ¡in ¡crust ¡(the ¡ ¡ strong ¡pinning ¡region) ¡ ¡

(Haskell ¡et ¡al ¡2012; ¡Seveso ¡et ¡al ¡2012) ¡

ΔI ¡reduced ¡by ¡factor ¡of ¡5 ¡ I ¡reduced ¡by ¡factor ¡of ¡2-­‑100 ¡ ΔI ¡reduced ¡by ¡factor ¡of ¡approx. ¡10 ¡ ¡ SaRsfied ¡by ¡“reasonable” ¡EOSs? ¡

TesRng ¡glitch ¡models ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡

Yg? ¡

TesRng ¡glitch ¡models ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡

TesRng ¡glitch ¡models: ¡naïve ¡community ¡constraint ¡L=35-­‑86MeV ¡

Yg<0.85 ¡ Need ¡more ¡than ¡just ¡crust ¡

TesRng ¡glitch ¡models: ¡overlap ¡of ¡experimental ¡J-­‑L ¡correlaRons ¡ L=44-­‑66MeV ¡

Yg<0.7 ¡ Need ¡more ¡than ¡just ¡crust ¡

TesRng ¡glitch ¡models: ¡electroweak ¡measurement ¡of ¡Pb208 ¡neutron ¡skin ¡ (PREX: ¡Abrahamyan ¡et ¡al ¡PRL108 ¡2012) ¡

unconstraining ¡ Yg ¡<0.1 ¡

TesRng ¡glitch ¡models: ¡coherent ¡pion ¡photoproducRon ¡measurement ¡of ¡ Pb208 ¡neutron ¡skin ¡(Tarbert ¡et ¡al ¡PRL112 ¡2014) ¡

Yg<0.5 ¡ Need ¡more ¡than ¡just ¡crust ¡

TesRng ¡glitch ¡models ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡

At ¡odds ¡with ¡nuclear ¡experiment ¡ unless ¡core ¡neutron ¡coupling ¡very ¡weak ¡ Consistent ¡with ¡nuclear ¡experiment, ¡ As ¡long ¡as ¡significant ¡fracRon ¡of ¡core ¡neutrons ¡ not ¡coupled ¡on ¡Rmescales ¡of ¡order ¡min ¡

The ¡FormaRon ¡of ¡J0737-­‑3039b ¡

• low orbital eccentricity e = 0.088 (rather circular for a system that’s undergone 2 SNe)
• Low mass of pulsar B: ≈1.25 MSUN
• Low transverse velocity of J0737-3039 (vt ≈ 10km/s) – statistically unlikely that SNB

provided a large kick

• Small angle between pulsar A’s spin and orbital angular momentum
• Stability of pulsar A’s pulse profile

Suggests an electron-capture supernova Pulsar A: Discovered April 2003 P = 22.7 ms M = 1.3381 ± 0.0007 MSUN Pulsar B: Discovered Dec 2003 P = 2.77 s M = 1.2489 ± 0.0007 MSUN

e-capture SN: important features

• thought to be responsible for (at least some of)Type Ib/c Sne
• how the lowest mass stars that undergo supernovae, do so
• timescale for explosion much shorter than timescale for large instabilities to develop

– symmetric SN > low kick

• ONeMg Core collapses at a a well defined mass of ≈ 1.37 MSUN
• Simulations indicate very little core mass ejected during supernova ( < 10-3 MSUN)
• Ph. Podsiadlowaki et al MNRAS 361, 1243 (2005)

The ¡FormaRon ¡of ¡J0737-­‑3039b ¡

The ¡FormaRon ¡of ¡1756-­‑2251b ¡

P S R 1 7 5 6

• ­‑

2 2 5 1 m : ¡ 1 . 2 3 + /

• ­‑

. 7 ¡ MSUN ¡ ¡ PSR ¡J0737-­‑3039b: ¡1.2489+/-­‑0.0007 ¡

TesRng ¡stellar ¡evoluRon: ¡Observed ¡gravitaRonal ¡mass ¡+ ¡gravitaRonal ¡ binding ¡energy ¡(EOS ¡dependent) ¡= ¡esRmate ¡of ¡progenitor ¡baryon ¡mass ¡

Newton, ¡Li, ¡PRC80, ¡2009 ¡

P S R 1 7 5 6

• ­‑

2 2 5 1 b : ¡ 1 . 2 3 + /

• ­‑

. 7 ¡ MSUN ¡ ¡ PSR ¡J0737-­‑3039b: ¡1.2489+/-­‑0.0007 ¡

Progenitor ¡mass ¡range ¡from ¡simulaRon* ¡

*Podsiadlowski ¡et ¡al, ¡MNRAS361, ¡2005; ¡Kitaura ¡et ¡al ¡A&A450, ¡2006; ¡Wanajo ¡et ¡al ¡ApJL15, ¡2011 ¡ ¡

TesRng ¡stellar ¡evoluRon ¡

P S R 1 7 5 6

• ­‑

2 2 5 1 b : ¡ 1 . 2 3 + /

• ­‑

. 7 ¡ MSUN ¡ ¡ PSR ¡J0737-­‑3039b: ¡1.2489+/-­‑0.0007 ¡

Progenitor ¡mass ¡range ¡from ¡simulaRon* ¡

*Podsiadlowski ¡et ¡al, ¡MNRAS361, ¡2005; ¡Kitaura ¡et ¡al ¡A&A450, ¡2006; ¡Wanajo ¡et ¡al ¡ApJL15, ¡2011 ¡ ¡ PSR1756-­‑2251b ¡inconsistent ¡

TesRng ¡stellar ¡evoluRon: ¡naïve ¡community ¡constraint ¡L=35-­‑86MeV ¡

P S R 1 7 5 6

• ­‑

2 2 5 1 b : ¡ 1 . 2 3 + /

• ­‑

. 7 ¡ MSUN ¡ ¡ PSR ¡J0737-­‑3039b: ¡1.2489+/-­‑0.0007 ¡

Progenitor ¡mass ¡range ¡from ¡simulaRon* ¡

*Podsiadlowski ¡et ¡al, ¡MNRAS361, ¡2005; ¡Kitaura ¡et ¡al ¡A&A450, ¡2006; ¡Wanajo ¡et ¡al ¡ApJL15, ¡2011 ¡ ¡ PSR1756-­‑2251b ¡inconsistent ¡

TesRng ¡stellar ¡evoluRon: ¡overlap ¡of ¡experimental ¡J-­‑L ¡correlaRons ¡ L=44-­‑66MeV ¡

P S R 1 7 5 6

• ­‑

2 2 5 1 m : ¡ 1 . 2 3 + /

• ­‑

. 7 ¡ MSUN ¡ ¡ PSR ¡J0737-­‑3039b: ¡1.2489+/-­‑0.0007 ¡

Progenitor ¡mass ¡range ¡from ¡simulaRon* ¡

*Podsiadlowski ¡et ¡al, ¡MNRAS361, ¡2005; ¡Kitaura ¡et ¡al ¡A&A450, ¡2006; ¡Wanajo ¡et ¡al ¡ApJL15, ¡2011 ¡ ¡ Both ¡systems ¡consistent ¡with ¡e-­‑capture ¡SN ¡formaRon ¡scenario ¡

TesRng ¡stellar ¡evoluRon: ¡coherent ¡pion ¡photoproducRon ¡measurement ¡

• f ¡Pb208 ¡neutron ¡skin ¡(Tarbert ¡et ¡al ¡PRL112 ¡2014) ¡

P S R 1 7 5 6

• ­‑

2 2 5 1 m : ¡ 1 . 2 3 + /

• ­‑

. 7 ¡ MSUN ¡ ¡ PSR ¡J0737-­‑3039b: ¡1.2489+/-­‑0.0007 ¡

Progenitor ¡mass ¡range ¡from ¡simulaRon* ¡

*Podsiadlowski ¡et ¡al, ¡MNRAS361, ¡2005; ¡Kitaura ¡et ¡al ¡A&A450, ¡2006; ¡Wanajo ¡et ¡al ¡ApJL15, ¡2011 ¡ ¡ Both ¡systems ¡(just ¡about) ¡consistent ¡with ¡e-­‑capture ¡SN ¡formaRon ¡scenario ¡

TesRng ¡stellar ¡evoluRon: ¡electroweak ¡measurement ¡of ¡Pb208 ¡neutron ¡ skin ¡(PREX: ¡Abrahamyan ¡et ¡al ¡PRL108 ¡2012) ¡

Can ¡we ¡add ¡to ¡the ¡wealth ¡of ¡experimental ¡constraints ¡on ¡L ¡from ¡ mul&ple ¡independent ¡astrophysical ¡observables? ¡

Combined ¡mass/radius ¡constraints ¡ Lakmer,Steiner ¡EPJA50, ¡40 ¡(2014) ¡

} ¡

Quick ¡review ¡of ¡symmetry ¡energy ¡constraints ¡from ¡astrophysical ¡

• bservables: ¡Cooling ¡rate ¡of ¡Cas ¡A ¡
• Rapid ¡cooling ¡evidence ¡of ¡superfluid ¡phase ¡transiRon ¡ ¡

¡(Page ¡et ¡al ¡PRL106, ¡2011; ¡Shternin ¡et ¡al ¡MNRAS ¡L108, ¡2011) ¡ ¡ ¡

• Subsequent ¡analysis ¡of ¡Chandra ¡data ¡taken ¡over ¡the ¡previous ¡decade ¡è ¡evidence ¡for ¡rapid ¡ ¡

decrease ¡in ¡surface ¡temperature ¡by ¡≈ ¡4%/decade ¡(Heinke ¡& ¡Ho ¡2010). ¡

• Detailed ¡analysis ¡of ¡Chandra ¡ ¡all ¡X-­‑ray ¡detectors ¡and ¡modes ¡è ¡2-­‑5.5% ¡temperature ¡ ¡

decline ¡over ¡the ¡same ¡Rme ¡interval ¡(Elshamouty ¡et ¡al. ¡2013). ¡ ¡

• Posselt ¡et ¡al; ¡ApJ779, ¡186 ¡– ¡Chandra ¡Cas ¡A ¡data ¡consistent ¡with ¡no ¡cooling ¡in ¡past ¡decade ¡

Teff (K)

Age (yrs)

Newton ¡et ¡al ¡ApJL779, ¡2013 ¡

Quick ¡review ¡of ¡symmetry ¡energy ¡constraints ¡from ¡astrophysical ¡

• bservables: ¡Cooling ¡rate ¡of ¡Cas ¡A ¡

Newton, ¡Murphy, ¡Hooker, ¡Li, ¡ApJL ¡2013 ¡

Quick ¡review ¡of ¡symmetry ¡energy ¡constraints ¡from ¡astrophysical ¡

• bservables: ¡Cooling ¡rate ¡of ¡Cas ¡A ¡
• Rapid ¡cooling ¡evidence ¡of ¡superfluid ¡phase ¡transiRon ¡ ¡

¡(Page ¡et ¡al ¡PRL106, ¡2011; ¡Shternin ¡et ¡al ¡MNRAS ¡L108, ¡2011) ¡ ¡ ¡

• Subsequent ¡analysis ¡of ¡Chandra ¡data ¡taken ¡over ¡the ¡previous ¡decade ¡è ¡evidence ¡for ¡rapid ¡ ¡

decrease ¡in ¡surface ¡temperature ¡by ¡≈ ¡4%/decade ¡(Heinke ¡& ¡Ho ¡2010). ¡

• Detailed ¡analysis ¡of ¡Chandra ¡ ¡all ¡X-­‑ray ¡detectors ¡and ¡modes ¡è ¡2-­‑5.5% ¡temperature ¡ ¡

decline ¡over ¡the ¡same ¡Rme ¡interval ¡(Elshamouty ¡et ¡al. ¡2013). ¡ ¡

• Posselt ¡et ¡al; ¡ApJ779, ¡186 ¡– ¡Chandra ¡Cas ¡A ¡data ¡consistent ¡with ¡no ¡cooling ¡in ¡past ¡decade ¡

Teff (K)

Age (yrs)

Newton ¡et ¡al ¡ApJL779, ¡2013 ¡

• T. ¡E. ¡Strohmayer, ¡A. ¡L. ¡Wa@s, ¡APJ ¡653, ¡(2006) ¡

InterpretaRon: ¡ vibraRons ¡of ¡the ¡NS ¡crust ¡ > ¡NS ¡seismology ¡ Modeling ¡QPOs ¡from ¡X-­‑ray ¡tail ¡of ¡SGR ¡flares ¡as ¡signatures ¡of ¡crust ¡oscillaRons ¡

• If ¡one ¡of ¡the ¡low ¡frequency ¡QPOs ¡is ¡the ¡ ¡

fundamental ¡frequency, ¡L ¡< ¡60MeV ¡and ¡ pasta ¡has ¡shear ¡modulus ¡close ¡to ¡that ¡of ¡ ¡ crustal ¡lakce ¡ Gearheart, ¡Newton, ¡Li; ¡MNRAS ¡418 ¡(2011) ¡ Modeling ¡QPOs ¡from ¡X-­‑ray ¡tail ¡of ¡SGR ¡flares ¡as ¡signatures ¡of ¡crust ¡oscillaRons ¡ Fundamental ¡ 1st ¡Overtone ¡

Quick ¡review ¡of ¡symmetry ¡energy ¡constraints ¡from ¡astrophysical ¡

• bservables: ¡QPOs ¡in ¡X-­‑ray ¡tails ¡of ¡SGR ¡giant ¡flares ¡

(1) ¡ (2) ¡ (3) ¡ (4) ¡ (1) Gearheart, ¡Newton, ¡Li ¡MNRAS ¡(2011) ¡ (2) Sotani ¡et ¡al ¡PRL108 ¡(2012) ¡ (3) Sotani ¡et ¡al ¡MNRAS ¡428 ¡(2013) ¡ (4) Sotani ¡et ¡al ¡MNRAS ¡434 ¡(2013) ¡

Conclusions ¡

• We ¡have ¡entered ¡an ¡era ¡where ¡a ¡significant ¡number ¡of ¡independent ¡astrophysical ¡
• bservables ¡are ¡placing ¡quanRtaRve ¡constraints ¡on ¡symmetry ¡energy ¡parameters ¡
• Many ¡sRll ¡depend ¡criRcally ¡on ¡the ¡details ¡of ¡the ¡astrophysical ¡model ¡
• With ¡consistent ¡nuclear ¡physics ¡modeling, ¡details ¡of ¡astrophysical ¡models ¡can ¡now ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡be ¡tested ¡using ¡nuclear ¡experimental ¡data; ¡more ¡speculaRve ¡mechanisms ¡assessed ¡in ¡ ¡the ¡light ¡of ¡independent ¡nuclear ¡and ¡astrophysical ¡data ¡ ¡ Review ¡of ¡symmetry ¡energy ¡constraints: ¡Newton ¡et ¡al, ¡EPJA ¡50,41 ¡(2014) ¡

Evidence ¡of ¡Pasta? ¡

• The ¡populaRon ¡of ¡young ¡X-­‑ray ¡pulsars ¡presents ¡ ¡

a ¡cutoff ¡in ¡Periods ¡at ¡10s ¡

• MagneRc ¡field ¡must ¡decay ¡sufficiently ¡fast ¡ ¡
• Requires ¡very ¡high ¡electrical ¡resisRvity ¡

in ¡crust ¡> ¡highly ¡disordered ¡crust ¡

• SimulaRons/post-­‑thermonuclear ¡burst ¡cooling ¡

suggesRve ¡of ¡quite ¡pure ¡crust ¡(Hughto ¡et ¡al ¡PRE84 ¡ ¡ (2011), ¡Shternin ¡et ¡al ¡MNRAS382 ¡(2007, ¡Brown ¡and ¡ Cumming, ¡ApJ698, ¡(2009)) ¡

• SuggesRve ¡of ¡very ¡disordered ¡layer ¡at ¡base ¡of ¡crust ¡
• A ¡lot ¡of ¡pasta ¡favors ¡soz ¡symmetry ¡energy ¡

Pons, ¡Vigano ¡and ¡Rea, ¡Nature, ¡2013 ¡

APR SLy4 Gs Rs SkO SkI6

GRB 091117 GRB 090510HiL GRB 090510HiiL GRB 081024A

100 50 200 30 300 150 70 0.1 1 10 100 frequency fgwHHzL time before coalescence tc - t HsL

M= 1 M= 1.5 M= 4.5

Observable: ¡sGRB ¡precursor ¡flares ¡

• NS-­‑NS ¡mergers ¡strong ¡candidates ¡for ¡sGRBs ¡
• Precursor ¡flares ¡observed ¡1-­‑10s ¡before ¡4 ¡GRBs ¡
• Possible ¡interpretaRon: ¡crust ¡sha@ering ¡by ¡Rdal ¡excitaRon ¡of ¡crustal ¡oscillaRon ¡mode ¡ ¡

resonance ¡(Tsang ¡et ¡al ¡PRL108, ¡2012) ¡ L ¡= ¡45 ¡MeV ¡ L=95 ¡MeV ¡